CN110144870A - 一种可监测钻芯工况的地质钻机及其监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地质钻机工况的监测方法，通过将扭矩转速传感器两端分别与第二变速箱的输出轴以及取芯机构连接，且所述取芯机构上的取芯转轴随扭矩转速传感器的转动而实现旋转；同时，所述各个液压缸的活塞杆均连接有拉压力传感器；此外，所述支撑杆的最顶端固定有拉线传感器，且所述拉线传感器上的拉线固定于钻杆上；除此之外，本发明还设有电控系统，且所述电控系统可实时采集各个传感器的信号，并保存，从而检测人员在使用本发明的地质钻机进行取芯后，可以通过对电控系统所采集到的数据进行分析，进而得知在整个取芯过程中，取芯施工人员是否出现了偷工减料、置换芯样以及岩层的一系列信息。

Description

一种可监测钻芯工况的地质钻机及其监测方法

技术领域

本发明属于建筑桩基质量检测领域，具体涉及一种可监测钻芯工况的地质钻机及其监测方法。

背景技术

桩基础是工业与民用建筑工程一种常用的基础形式，桩基础作为一种深基础，具有承载力高、稳定性好、沉降量小而均匀、沉降稳定快、良好的抗震性能等特性。在工程实践中，由于设计或者施工方面的原因，导致桩基不符合要求，甚至是因为桩基缺陷而酿成重大事故已非罕见；因此，做好桩基检测也是桩基工程施工必须遵循的原则。在桩基检测中，桩端嵌入持力层深度、岩石强度、沉渣厚度、桩身垂直度等参数是必需检测的数据；此时，施工人员就需要使用地质钻机对上述参数进行钻芯检测；在使用地质钻机进行取芯的过程中，如遇到基桩混凝土质量严重缺陷或桩长不满足设计要求等需要二次施工或补强的情况，施工单位出于经济利益考虑可能会诱导现场钻探人员通过偷换芯样的方式隐瞒基桩质量缺陷，从而给工程安全埋下严重的隐患。在当前现场钻芯施工监管措施不成熟、检测人员无法实时监督钻探人员作业的条件下，由于钻芯的条件较为艰苦，钻探人员还有可能会出现钻芯深度不足的情况，这大大的提高了检测单位和技术人员在结果分析时的错误率，从而就可能会导致检测单位和技术人员因钻芯检测结果的判断失误而承担较大的责任。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种可监测钻芯工况的地质钻机及其监测方法，从而可以有效避免钻芯过程中因钻探工人的不配合而导致的检测错误。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可监测钻芯工况的地质钻机，包括支架；所述支架上安装有驱动装置，所述驱动装置的输出轴依次连接有第一主动轮以及第一变速箱；所述第一主动轮连接于液压泵，所述液压泵通过液压油管连接固定于支架上的液压控制系统；所述第一变速箱连接于第二主动轮；所述第二主动轮连接于第二变速箱；所述第二变速箱的输出轴连接于扭矩转速传感器的一端，所述扭矩转速传感器的另一端连接于取芯机构；所述取芯机构包括保护罩、取芯转轴、钻杆、两个或者两个以上的液压缸、拉压力传感器；所述保护罩固定于支架上；所述各个液压缸均固定于保护罩上；所述各个液压缸通过液压控制系统控制升降，且所述各个液压缸的活塞杆均连接有拉压力传感器；所述各个拉压力传感器以及取芯转轴均通过水平连接块连接；所述取芯转轴贯穿所述保护罩，且所述扭矩转速传感器带动取芯转轴转动；所述钻杆贯穿所述取芯转轴，所述钻杆可拆卸的固定于取芯转轴上；所述支架上还固定有支撑杆，所述支撑杆的最顶端固定有拉线传感器；所述拉线传感器上的拉线固定于钻杆上；还包括电控系统，所述电控系统可实时采集各个传感器的信号，并保存。

作为上述方案的改进，所述电控系统包括采集模块以及无线传输模块；所述采集模块可实时采集各个传感器上的信号；所述无线传输模块可以将采集模块采集到的数据传输于上位机。

进一步，所述电控系统包括采集模块以及移动硬盘；所述采集模块可实时采集各个传感器上的信号，并将采集到的信号保存于移动硬盘上。

进一步，所述第一变速箱有两个输出端，其中一个输出端连接于水泵，另一个输出端连接于第二主动轮；所述水泵上连接有进水管和出水管，且所述出水管连接于钻杆。

进一步，所述取芯转轴上设有钻杆松紧机构，所述钻杆松紧机构可控制钻杆的松紧。

进一步，还包括挂钩以及卷扬机；所述卷扬机固定于支架上；所述拉线传感器上固定有滑轮；所述挂钩上还捆绑有绳索；所述绳索绕过滑轮，并固定于卷扬机上，通过卷扬机控制绳索的收放。

进一步，所述支架上设有防护箱；所述第二变速箱、扭矩转速传感器以及电控系统均安装于防护箱内。

进一步，所述卷扬机、液压控制系统以及取芯机构分别固定于防护箱各个面上。

进一步，还包括加长杆，所述加长杆连接于钻杆的底部；所述加长杆的顶部设有第一凸台；所述挂钩上设有能够同时与加长杆以及第一凸台相互匹配的阶梯状凹槽；所述挂钩上还设有与第一凸台相匹配的套环，且所述套环可上下滑动；所述挂钩的上下两端均设有防止套环滑落的第二凸台；所述挂钩上还设有吊环。

本发明的监测方法，是采用上述的一种可监测钻芯工况的地质钻机按如下步骤实现监测：

步骤1，运行地质钻机，完成取芯作业；

步骤2，将采集卡所采集的信号进行数值转换，变成工作人员所需要的位移量、拉压力、扭矩以及转速；

步骤3，将转换所得到的位移量、压力、扭矩、转速根据时间关系拟成初始位移-时间曲线图、初始压力-时间曲线图、初始扭矩-时间曲线图、初始转速-时间曲线图；然后再根据时间变化依次找到初始位移-时间曲线图上位移量突然逐渐变小，且变小后稳定在同一数值并维持一段时间保持不变的时间段t₁～t₂、t₃～t₄、t₅～t₆、t₇～t₈、……、t_x-1～t_x，然后删除初始位移-时间曲线图、初始压力-时间曲线图、初始扭矩-时间曲线图、初始转速-时间曲线图上这些时间段的数据；最后再将t₂～t₃时间段的位移量均加上t₁时刻的位移量，然后再减去未删除数据前t₂时刻的位移量；t₄～t₅时间段的位移量均加上t₁时刻以及t₃时刻的位移量，然后再减去未删除数据前t₂时刻以及t₄时刻的位移量；t₆～t₇时间段的位移量均加上t₁时刻、t₃时刻以及t₅时刻的位移量，然后再减去未删除数据前t₂时刻、t₄时刻以及t₆时刻的位移量；……；以此类推；然后再将新得到的位移量、压力、扭矩、转速根据时间关系拟成最终位移-时间曲线图、最终压力-时间曲线图、最终扭矩-时间曲线图、最终转速-时间曲线图；

步骤4，将最终位移-时间曲线图上最终时刻所对应的位移量a减去初始时刻所对应的位移量b得到的值即为实际取芯深度h₁；

步骤5，找到最终位移-时间曲线图上斜率变化的初始时刻t_a，然后再分析t_a时刻上，最终压力-时间曲线图、最终扭矩-时间曲线图、最终转速-时间曲线图在t_a时刻上的值是否发生突变，如果在t_a时刻上的压力、扭矩和转速的值均发生突变，且该位置的位移量a₁减去初始时刻所对应的位移量b所得到的值h₂在设计桩长h的正负5％以内，则可判定钻头已经穿过混凝土桩体进入了底部岩土层，且该基桩的实际桩长为h₂；

步骤6，在实际桩长0～h₂范围内，如果最终压力-时间曲线图以及最终扭矩-时间曲线图在同一时刻t_b上的数值均开始逐渐变小或者数值突然变小且维持一段时间，最后在t_c时刻又重新恢复为变化前的数值，则判定t_b～t_c时间段上所对应位移段的桩身混凝土浇筑不密实；

步骤7，在实际桩长0～h₂范围内，如果某位置段h_a～h_b的最终压力-时间曲线图以及最终扭矩-时间曲线图发生突变，且数值降低至变化前的20％以内，且该位置段h_a～h_b的最终位移-时间曲线图上的斜率增大，则判定该段桩身位置存在脱空或夹泥现象；

步骤8，对比实际取芯深度h₁与要求施工深度h₃，如果实际取芯深度h₁小于要求施工深度h₃，则认定工人未按施工要求进行施工，桩长不满足要求；如果实际取芯深度h₁大于或者等于要求施工深度h₃，则认定工人按要求完成了施工。

步骤9，最后再将步骤3～步骤7的分析得到的岩层变化、混凝土浇筑不密实、脱空和夹泥等缺陷的位置与实际取出的芯样外观进行对比，观察缺陷类别和位置是否一致，如果不一致说明钻探工人调换了芯样；如果一致说明钻探工人未调换芯样。

本发明的有益效果是：通过将扭矩转速传感器两端分别与第二变速箱的输出轴以及取芯机构连接，且所述取芯机构上的取芯转轴随扭矩转速传感器的转动而实现旋转，由此所述取芯机构在取芯旋转过程的扭矩与转速均可以通过扭矩转速传感器上的电信号来反映；同时，所述各个液压缸的活塞杆均连接有拉压力传感器，从而取芯机构在取芯进给过程中的压力可由拉压力传感器上的电信号来反映；而且所述支撑杆的最顶端固定有拉线传感器，且所述拉线传感器上的拉线固定于钻杆上，从而使得本发明的地质钻机在整个工作过程中的位移量均可以从拉线传感器的信号变化上反映出来；除此之外，本发明还设有电控系统，且所述电控系统可实时采集各个传感器的信号，并保存，从而检测人员在使用本发明的地质钻机进行取芯后，可以通过对电控系统所采集到的数据进行分析，进而得知在整个取芯过程中，钻探人员是否出现了偷工减料、置换芯样以及岩层变化等一系列信息。

附图说明

下面结合附图和实施例对发明进一步说明。

图1是本发明的总体结构示意图；

图2是本发明的取芯机构结构示意图；

图3是本发明的防护箱内部结构示意图；

图4是本发明的加长杆与挂钩装配结构爆炸图；

图5是本发明的初始位移-时间曲线示意图；

图6是本发明的最终位移-时间曲线示意图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1、图2所示，一种可监测钻芯工况的地质钻机，包括支架10；所述支架10上安装有驱动装置1，根据实际情况，所述驱动装置1可以是电动机、柴油发动机、汽油发动机等；优选的，为了尽可能提高机器的动力以及降低使用成本等原因，在本发明中，所述驱动装置1选择柴油发动机。同时，所述驱动装置1的输出轴依次连接有第一主动轮2以及第一变速箱3；所述第一主动轮2连接于液压泵11，所述液压泵11通过液压油管连接固定于支架10上的液压控制系统42；所述第一变速箱3连接于第二主动轮12；所述第二主动轮12连接于第二变速箱41；具体的，根据实际情况，所述第一主动轮2通过带传动连接于液压泵11；所述第二主动轮12通过带传动连接于第二变速箱41。此外，所述第二变速箱41的输出轴连接于扭矩转速传感器43的一端，所述扭矩转速传感器43的另一端连接于取芯机构6；然而根据实际情况，具体的，所述第二变速箱41、扭矩转速传感器43以及取芯机构6通过联轴器45的连接；所述取芯机构6包括保护罩61、取芯转轴64、钻杆67、两个或者两个以上的液压缸62；所述保护罩61固定于支架10上；所述各个液压缸62均固定于保护罩61上；所述各个液压缸62通过液压控制系统42控制升降，且所述各个液压缸62的活塞杆均连接有拉压力传感器63；所述各个拉压力传感器63以及取芯转轴64均通过水平连接块65连接；所述水平连接块65上设有轴承，所述芯转轴64固定于轴承上，且所述取芯转轴64贯穿所述保护罩61，且所述扭矩转速传感器43带动取芯转轴64转动；所述钻杆67贯穿所述取芯转轴64，所述钻杆67可拆卸的固定于取芯转轴64上；所述支架10上还固定有支撑杆，所述支撑杆的最顶端固定有拉线传感器8；所述拉线传感器8上的拉线固定于钻杆67上；还包括电控系统44，所述电控系统44可实时采集各个传感器的信号，并保存。还包括加长杆672，从而当钻杆67的的长度不够时，将所述加长杆672连接于钻杆67的底部，实现加长，进而实现更大的钻进量。

本发明通过将扭矩转速传感器43两端分别与第二变速箱41的输出轴以及取芯机构6连接，且所述取芯机构6上的取芯转轴64随扭矩转速传感器43的转动而实现旋转，由此所述取芯机构6在取芯旋转过程的扭矩与转速均可以通过扭矩转速传感器43上的电信号来反映；同时，所述各个液压缸62的活塞杆均连接有拉压力传感器63，从而取芯机构6在取芯进给过程中的压力可由拉压力传感器63上的电信号来反映；而且所述支撑杆的最顶端固定有拉线传感器8，且所述拉线传感器8上的拉线固定于钻杆67上，从而使得本发明的地质钻机在整个工作过程中的位移量均可以从拉线传感器8的信号变化上反映出来；除此之外，本发明还设有电控系统44，且所述电控系统44可实时采集各个传感器的信号，并保存，从而检测人员在使用本发明的地质钻机进行取芯后，可以通过对电控系统44所采集到的数据进行分析，进而得知在整个取芯过程中，钻探人员是否出现了偷工减料、置换芯样以及岩层变化的一系列信息。

所述电控系统44为了实现数据采集与保存功能；根据实际情况，所述电控系统44可以设计成包括采集模块以及移动硬盘两大模块，所述采集模块可实时采集各个传感器上的信号，并将采集到的信号保存于移动硬盘上，从而当使用本发明的地质钻机进行取芯工作后，检测人员可以根据需要，将移动硬盘内所采集到的数据拷贝出来进行分析，从而完成监测的功能。除此之外，所述电控系统44也可以设计成包括采集模块以及无线传输模块两大模块；所述采集模块可实时采集各个传感器上的信号；所述无线传输模块可以将采集模块采集到的数据传输于上位机；当施工人员在使用本发明的地质钻机进行取芯工作时，所述电控系统44可以通过无线传输模块将各个传感器的信号实时传输至对应接收数据的上位机，然后由检测人员再通过上位机进一步对数据进行分析，从而实现了监测的功能；优选的，所述的上位机是计算机。根据实际情况，所述的无线传输模块可以是：4G通讯模块、ZigBee模块、蓝牙模块、GPRS模块、4G热电偶、oneNET模块、TTL模块等等，优选的，选择oneNET模块。

如图1所示，为了防止本发明的地质钻机在取芯工程中，由于工作时间过程长，使得钻头发热而导致磨损等情况；所述第一变速箱3有两个输出端，其中一个输出端连接于水泵13，另一个输出端连接于第二主动轮12；所述水泵13上连接有进水管和出水管，且所述出水管连接于钻杆67；从而当地质钻机工作时，施工人员可以自行寻找水箱，并在水箱内装满水，然后通过将水泵13上的进水口与水箱连接，运行机器时，所述的水泵13就会自动运转，将水从钻杆67内部灌入，从而达到实施冷却的作用，进而有效的减轻了钻头与钻杆67的机械磨损；除此之外，根据实际情况，为了方便操作，所述第一变速箱3上还相应的设有操作杆，通过控制操作杆，可轻松的控制第一变速箱3各个输出轴的工况，从而当施工人员需要加长钻杆67时，可通过操作杆轻松的关闭水泵13，同时也达到了节约了用水的目的。

如图1、图4所示，为了提高本发明地质钻机的安全性，使其在需要安装加长杆672的时候，夹持在取芯转轴64上的钻杆67可以停止旋转，从而防止钻杆67的摆动而打伤施工人员；所述取芯转轴64上设有钻杆松紧机构66，所述钻杆松紧机构66可控制钻杆67的松紧。同时，考虑到当加长杆672在逐节递增的过程中，施工人员会因为加长杆672的重量过重，而出现操作困难，因此为了方便施工人员的操作，本发明还包还包括挂钩68以及卷扬机5；所述卷扬机5固定于支架10上；所述拉线传感器8上固定有滑轮7；所述挂钩68上还捆绑有绳索9；所述绳索9绕过滑轮7，并固定于卷扬机5上，通过卷扬机5控制绳索9的收放；从而当需要安装加长钻杆67或者完成取芯作业之后，施工人员可利用挂钩68将加长杆672逐节拉出，进而大大的减轻了施工人员的工作强度。除此之外，为了提高施工人员在取出加长杆672时的工作效率；所述加长杆672的顶部设有第一凸台671；所述挂钩68上设有能够同时与加长杆672以及第一凸台671相互匹配的阶梯状凹槽684；所述挂钩68上还设有与第一凸台671相匹配的套环681，且所述套环681可上下滑动；所述挂钩68的上下两端均设有防止套环681滑落的第二凸台683；所述挂钩68上还设有吊环682；施工人员在通过在吊环682上捆绑绳索9，然后将绳索9绕过滑轮7，并将绳索9固定在卷扬机5上即可利用卷扬机5轻松将钻入桩基里面的钻杆67以及加长杆672取出。

如图1、图3所示，为了使本发明的地质钻机开起来更具整体感，更加美观等，所述支架10上设有防护箱4；所述第二变速箱41、扭矩转速传感器43以及电控系统44均安装于防护箱4内；所述卷扬机5、液压控制系统42以及取芯机构6分别固定于防护箱4各个面上。

一种地质钻机工况的监测方法，用本发明的一种可监测钻芯工况的地质钻机按如下步骤实现监测：

步骤1，运行地质钻机，完成取芯作业；

步骤2，将采集卡所采集的信号进行数值转换，变成工作人员所需要的位移量、拉压力、扭矩以及转速；

步骤3，如图5、图6所示，将转换所得到的位移量、压力、扭矩、转速根据时间关系拟成初始位移-时间曲线图、初始压力-时间曲线图、初始扭矩-时间曲线图、初始转速-时间曲线图；然后再根据时间变化依次找到初始位移-时间曲线图上位移量突然逐渐变小，且变小后稳定在同一数值并维持一段时间保持不变的时间段t₁～t₂、t₃～t₄、t₅～t₆、t₇～t₈、……、t_x-1～t_x，然后删除初始位移-时间曲线图、初始压力-时间曲线图、初始扭矩-时间曲线图、初始转速-时间曲线图上这些时间段的数据；最后再将t₂～t₃时间段的位移量均加上t₁时刻的位移量，然后再减去未删除数据前t₂时刻的位移量；t₄～t₅时间段的位移量均加上t₁时刻以及t₃时刻的位移量，然后再减去未删除数据前t₂时刻以及t₄时刻的位移量；t₆～t₇时间段的位移量均加上t₁时刻、t₃时刻以及t₅时刻的位移量，然后再减去未删除数据前t₂时刻、t₄时刻以及t₆时刻的位移量；……；以此类推；然后再将新得到的位移量、压力、扭矩、转速根据时间关系拟成最终位移-时间曲线图、最终压力-时间曲线图、最终扭矩-时间曲线图、最终转速-时间曲线图；

步骤4，将最终位移-时间曲线图上最终时刻所对应的位移量a减去初始时刻所对应的位移量b得到的值即为实际取芯深度h₁；

步骤5，找到最终位移-时间曲线图上斜率变化的初始时刻t_a，然后再分析t_a时刻上，最终压力-时间曲线图、最终扭矩-时间曲线图、最终转速-时间曲线图在t_a时刻上的值是否发生突变，如果在t_a时刻上的压力、扭矩和转速的值均发生突变，且该位置的位移量a₁减去初始时刻所对应的位移量b所得到的值h₂在设计桩长h的正负5％以内，则可判定钻头已经穿过混凝土桩体进入了底部岩土层，且该基桩的实际桩长为h₂；

步骤6，在实际桩长0～h₂范围内，如果最终压力-时间曲线图以及最终扭矩-时间曲线图在同一时刻t_b上的数值均开始逐渐变小或者数值突然变小且维持一段时间，最后在t_c时刻又重新恢复为变化前的数值，则判定t_b～t_c时间段上所对应位移段的桩身混凝土浇筑不密实；

步骤7，在实际桩长0～h₂范围内，如果某位置段h_a～h_b的最终压力-时间曲线图以及最终扭矩-时间曲线图发生突变，且数值降低至变化前的20％以内，且该位置段h_a～h_b的最终位移-时间曲线图上的斜率增大，则判定该段桩身位置存在脱空或夹泥现象；

步骤8，对比实际取芯深度h₁与要求施工深度h₃，如果实际取芯深度h₁小于要求施工深度h₃，则认定工人未按施工要求进行施工，桩长不满足要求；如果实际取芯深度h₁大于或者等于要求施工深度h₃，则认定工人按要求完成了施工。

步骤9，最后再将步骤3～步骤7的分析得到的岩层变化、混凝土浇筑不密实、脱空和夹泥等缺陷的位置与实际取出的芯样外观进行对比，观察缺陷类别和位置是否一致，如果不一致说明钻探工人调换了芯样；如果一致说明钻探工人未调换芯样。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚器件，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可监测钻芯工况的地质钻机，包括支架(10)；所述支架(10)上安装有驱动装置(1)，所述驱动装置(1)的输出轴依次连接有第一主动轮(2)以及第一变速箱(3)；所述第一主动轮(2)连接于液压泵(11)，所述液压泵(11)通过液压油管连接固定于支架(10)上的液压控制系统(42)；所述第一变速箱(3)连接于第二主动轮(12)；所述第二主动轮(12)连接于第二变速箱(41)；其特征在于：所述第二变速箱(41)的输出轴连接于扭矩转速传感器(43)的一端，所述扭矩转速传感器(43)的另一端连接于取芯机构(6)；所述取芯机构(6)包括保护罩(61)、取芯转轴(64)、钻杆(67)、两个或者两个以上的液压缸(62)、拉压力传感器(63)；所述保护罩(61)固定于支架(10)上；所述各个液压缸(62)均固定于保护罩(61)上；所述各个液压缸(62)通过液压控制系统(42)控制升降，且所述各个液压缸(62)的活塞杆均连接有拉压力传感器(63)；所述各个拉压力传感器(63)以及取芯转轴(64)均通过水平连接块(65)连接；所述取芯转轴(64)贯穿所述保护罩(61)，且所述扭矩转速传感器(43)带动取芯转轴(64)转动；所述钻杆(67)贯穿所述取芯转轴(64)，所述钻杆(67)可拆卸的固定于取芯转轴(64)上；所述支架(10)上还固定有支撑杆，所述支撑杆的最顶端固定有拉线传感器(8)；所述拉线传感器(8)上的拉线固定于钻杆(67)上；还包括电控系统(44)，所述电控系统(44)可实时采集各个传感器的信号，并保存。

2.根据权利要求1所述的一种可监测钻芯工况的地质钻机，其特征在于：所述电控系统(44)包括采集模块以及无线传输模块；所述采集模块可实时采集各个传感器上的信号；所述无线传输模块可以将采集模块采集到的数据传输于上位机。

3.根据权利要求1所述的一种可监测钻芯工况的地质钻机，其特征在于：所述电控系统(44)包括采集模块以及移动硬盘；所述采集模块可实时采集各个传感器上的信号，并将采集到的信号保存于移动硬盘上。

4.根据权利要求1所述的一种可监测钻芯工况的地质钻机，其特征在于：所述第一变速箱(3)有两个输出端，其中一个输出端连接于水泵(13)，另一个输出端连接于第二主动轮(12)；所述水泵(13)上连接有进水管和出水管，且所述出水管连接于钻杆(67)。

5.根据权利要求1所述的一种可监测钻芯工况的地质钻机，其特征在于：所述取芯转轴(64)上设有钻杆松紧机构(66)，所述钻杆松紧机构(66)可控制钻杆(67)的松紧。

6.根据权利要求1所述的一种可监测钻芯工况的地质钻机，其特征在于：还包括挂钩(68)以及卷扬机(5)；所述卷扬机(5)固定于支架(10)上；所述拉线传感器(8)上固定有滑轮(7)；所述挂钩(68)上还捆绑有绳索(9)；所述绳索(9)绕过滑轮(7)，并固定于卷扬机(5)上，通过卷扬机(5)控制绳索(9)的收放。

7.根据权利要求6所述的一种可监测钻芯工况的地质钻机，其特征在于：还包括加长杆(672)，所述加长杆(672)连接于钻杆(67)的底部；所述加长杆(672)的顶部设有第一凸台(671)；所述挂钩(68)上设有能够同时与加长杆(672)以及第一凸台(671)相互匹配的阶梯状凹槽(684)；所述挂钩(68)上还设有与第一凸台(671)相匹配的套环(681)，且所述套环(681)可上下滑动；所述挂钩(68)的上下两端均设有防止套环(681)滑落的第二凸台(683)；所述挂钩(68)上还设有吊环(682)。

8.根据权利要求6所述的一种可监测钻芯工况的地质钻机，其特征在于：所述支架(10)上设有防护箱(4)；所述第二变速箱(41)、扭矩转速传感器(43)以及电控系统(44)均安装于防护箱(4)内。

9.根据权利要求8所述的一种可监测钻芯工况的地质钻机，其特征在于：所述卷扬机(5)、液压控制系统(42)以及取芯机构(6)分别固定于防护箱(4)各个面上。

10.一种地质钻机工况的监测方法，其特征在于：用权利要求1～9任一所述的一种可监测钻芯工况的地质钻机按如下步骤实现监测：

步骤1，运行地质钻机，完成取芯作业；

步骤2，将采集卡所采集的信号进行数值转换，变成工作人员所需要的位移量、拉压力、扭矩以及转速；

步骤3，将转换所得到的位移量、压力、扭矩、转速根据时间关系拟成初始位移-时间曲线图、初始压力-时间曲线图、初始扭矩-时间曲线图、初始转速-时间曲线图；然后再根据时间变化，依次找到初始位移-时间曲线图上位移量突然逐渐变小，且变小后稳定在同一数值并维持一段时间保持不变的时间段t₁～t₂、t₃～t₄、t₅～t₆、t₇～t₈、……、t_x-1～t_x，然后删除初始位移-时间曲线图、初始压力-时间曲线图、初始扭矩-时间曲线图、初始转速-时间曲线图上这些时间段的数据；最后再将t₂～t₃时间段的位移量均加上t₁时刻的位移量，然后再减去未删除数据前t₂时刻的位移量；t₄～t₅时间段的位移量均加上t₁时刻以及t₃时刻的位移量，然后再减去未删除数据前t₂时刻以及t₄时刻的位移量；t₆～t₇时间段的位移量均加上t₁时刻、t₃时刻以及t₅时刻的位移量，然后再减去未删除数据前t₂时刻、t₄时刻以及t₆时刻的位移量；……；以此类推；然后再将新得到的位移量、压力、扭矩、转速根据时间关系拟成最终位移-时间曲线图、最终压力-时间曲线图、最终扭矩-时间曲线图、最终转速-时间曲线图；

步骤4，将最终位移-时间曲线图上最终时刻所对应的位移量a减去初始时刻所对应的位移量b得到的值即为实际取芯深度h₁；

步骤5，找到最终位移-时间曲线图上斜率变化的初始时刻t_a，然后再分析t_a时刻上，最终压力-时间曲线图、最终扭矩-时间曲线图、最终转速-时间曲线图在t_a时刻上的值是否发生突变，如果在t_a时刻上的压力、扭矩和转速的值均发生突变，且该位置的位移量a₁减去初始时刻所对应的位移量b所得到的值h₂在设计桩长h的正负5％以内，则可判定钻头已经穿过混凝土桩体进入了底部岩土层，且该基桩的实际桩长为h₂；

步骤6，在实际桩长0～h₂范围内，如果最终压力-时间曲线图以及最终扭矩-时间曲线图在同一时刻t_b上的数值均开始逐渐变小或者数值突然变小且维持一段时间，最后在t_c时刻又重新恢复为变化前的数值，则判定t_b～t_c时间段上所对应位移段的桩身混凝土浇筑不密实；

步骤7，在实际桩长0～h₂范围内，如果某位置段h_a～h_b的最终压力-时间曲线图以及最终扭矩-时间曲线图发生突变，且数值降低至变化前的20％以内，且该位置段h_a～h_b的最终位移-时间曲线图上的斜率增大，则判定该段桩身位置存在脱空或夹泥现象；

步骤8，对比实际取芯深度h₁与要求施工深度h₃，如果实际取芯深度h₁小于要求施工深度h₃，则认定工人未按施工要求进行施工，桩长不满足要求；如果实际取芯深度h₁大于或者等于要求施工深度h₃，则认定工人按要求完成了施工。

步骤9，最后再将步骤3～步骤7的分析得到的岩层变化、混凝土浇筑不密实、脱空和夹泥等缺陷的位置与实际取出的芯样外观进行对比，观察缺陷类别和位置是否一致，如果不一致说明钻探工人调换了芯样；如果一致说明钻探工人未调换芯样。